Закон Дейла

Фундаментальні радіобіологічні ефекти важко пояснити з позицій існуючих уявлень про механізми первинних радіаційно-хімічних реакцій. До таких ефектів належать:

1. наявність максимуму в кривій залежності ВБЕ від ЛПЕ в області 1 ев/нм;

2. висока радіочутливість деяких видів організмів, які гинуть при опроміненні в малих дозах (одиниці грей);

3. ефективність деяких радіопротекторів, що розглядаються як перехоплювачі вільнорадикальних станів.

Тому потрібні були нові підходи до дослідження радіологічних явищ. Було зроблено припущення про те, що в первинній біологічній дії іонізуючого випромінювання значну роль може відігравати різке підвищення концентрації водневих йонів у треках заряджених частинок. Показано, що в треках α-частинок, протонів віддачі і важких прискорених ядер початкова концентрація йону Н⁺ досягає значення 10^-2 моль. Таке істотне підвищення локальної концентрації йону Н⁺ на кілька порядків досягає межі, при якій може відбуватися денатурація біологічних макромолекул. Час існування підвищеної внутрішньотрекової концентрації йонів Н⁺ залежить від швидкості дифузії цього йону у об’ємі розчину та швидкості реакцій рекомбінацій йону Н⁺ з гідратованим електроном. Радіаційно-хімічний вихід реакцій для розчинених речовин залежить від їх концентрації. Із збільшенням концентрації речовини G зростає і досягає плато, що відповідає широкому діапазону високих концентрацій. Цю залежність виходу радіаційно-хімічних реакцій від концентрації речовин було вперше описано В. Дейлом, що назвав її ефектом розведення або як зараз називають законом Дейла.

У розбавлених розчинах концентрації ОН•, Н•, е^-_aq вищі за концентрацію розчиненої речовини, а тому лише частина продуктів радіолізу води може реагувати з її молекулами. Якщо ж концентрація речовини зростає, то відповідно збільшується частота взаємодій її молекул з продуктами радіолізу води. За певних значень концентрації речовини цей процес досягає свого насичення.

Радіаційно-хімічні ушкодження днк

Ушкодження ДНК можуть бути:

1. пов’язані з розривом у каркасі молекул – розрив глікозильного зв’язку – між першим вуглецевим атомом пентози та першим атомом азоту піримідину або дев’ятим атомом азоту пурину;

2. пов’язані з перетворенням азотистих основ, що може приводити до локальних порушень подвійної спіралі.

Якщо в середовищі є кисень, то вихід продуктів радіолізу всіх видів становить 1-2 ушкоджені основи на 100 еВ поглинутої енергії випромінювання. Половина продуктів радіолізу є гідропероксидами. Вільні основи і продукти їх радіолізу відокремлюються від полінуклеотидного ланцюга у вигляді дрібних фрагментів, частково модифіковані основи лишаються в макромолекулі.

Внаслідок опромінення В-конформація ДНК може перетворитися у Z-конформацію.

Транскрипційно активні послідовності ДНК у 6 разів чутливіші до дії опромінення порівняно з транскрипційно неактивними. Тому вихід ушкоджень ДНК при опроміненні залежить від стану хроматину.

Під час опромінення може відбуватися міграція заряду в молекулі ДНК. Справа в тому, що ДНК виявляє напівпровідникові властивості. Опромінення іонізуючою радіацією індукує електропровідність ДНК. Заряд переноситься у формі негідратованого електрона або протона.

Внаслідок опромінення можуть відбуватися транзиції і трансверсії. Радіаційно-хімічні перетворення азотистих основ ДНК можуть супроводжуватись змінами характеру спарювання опозитних основ. Так, одна пуринова основа може замінитись іншою пуриновою або ж одна піримідинова основа іншою піримідиновою. Така заміна пурину пурином чи піримідину піримідином називається транзицією. Якщо пуринова основа заміняється піримідиновою, то відбувається зміна орієнтації пари пурин-піримідин. Цей тип заміни називається трансверсією.